鈉電池不僅是研究和開發(fā)最早并實現(xiàn)商業(yè)化應用的大容量高能量密度儲能電池體系，也是有望解決鋰離子電池的資源隱患、繼鋰離子電池后實現(xiàn)多場景應用的最先進二次電池體系，成為可能的鋰離子電池的替代體系�！秲δ茆c電池技術(shù)——材料、電池與應用》涉及以鈉離子導電陶瓷為電解質(zhì)隔膜、以金屬鈉為負極的鈉硫電池、鈉氯化物電池等鈉金屬電池，以及搖椅特征的鈉離子電池，從電解質(zhì)、電極、界面等多方面深入介紹鈉電池相關(guān)的各個核心技術(shù)的基礎(chǔ)理論、設(shè)計原理、性能評價、應用現(xiàn)狀。由于鈉電池是一類實用性極強的儲能電池，結(jié)合正在飛速發(fā)展的電動汽車、大容量儲能等的快速發(fā)展，本書對鈉電池的材料和電池的制造技術(shù)以及電池的生命周期成本分析和回收技術(shù)進行全面和深入的介紹，有助于鈉電池的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。為便于對鈉電池理解，還對相關(guān)的電化學基礎(chǔ)進行了簡單介紹。
本書可為相關(guān)領(lǐng)域的研究與開發(fā)專業(yè)技術(shù)人員提供參考，也可作為化學電源、材料、儲能、電動汽車等專業(yè)師生的教材參考書籍。
第1章電化學儲能技術(shù)基礎(chǔ)001
1.1電化學基礎(chǔ)理論002
1.1.1原電池與電動勢002
1.1.2可逆電池與可逆電極003
1.1.3電極過電位005
1.1.4電子轉(zhuǎn)移步驟動力學簡述005
1.1.5電極反應的常見機理008
1.1.6電化學交流阻抗譜基礎(chǔ)009
1.2固體電解質(zhì)相關(guān)基礎(chǔ)理論012
1.2.1固體電解質(zhì)中的離子輸運理論概述012
1.2.2離子傳導動力學與研究技術(shù)015
1.2.3固體電解質(zhì)的離子遷移數(shù)和電子遷移數(shù)017
1.2.4固體電解質(zhì)的電化學窗口與分解電壓019
1.2.5固體電解質(zhì)的界面電化學基礎(chǔ)020
1.3化學電源基礎(chǔ)022
1.3.1化學電源的組成022
1.3.2化學電源的分類022
1.3.3化學電源動力學理論基礎(chǔ)024
1.4儲能技術(shù)與儲能鈉電池簡介027
1.4.1儲能技術(shù)簡介027
1.4.2儲能鈉電池簡介029
參考文獻032
第2章鈉離子固體電解質(zhì)材料035
2.1引言036
2.2Na-β/β″-Al2O3陶瓷036
2.2.1晶體結(jié)構(gòu)037
2.2.2相組成040
2.2.3電學性質(zhì)042
2.2.4機械力學性質(zhì)044
2.2.5化學/電化學穩(wěn)定性046
2.2.6制備技術(shù)048
2.3NASICON型固體電解質(zhì)053
2.3.1晶體結(jié)構(gòu)053
2.3.2元素組成與電導率054
2.3.3機械性質(zhì)057
2.3.4化學/電化學穩(wěn)定性059
2.3.5制備技術(shù)059
2.4硫族化合物固體電解質(zhì)061
2.4.1晶體結(jié)構(gòu)061
2.4.2元素組成與電導率063
2.4.3物化性質(zhì)066
2.4.4制備技術(shù)067
2.5其他鈉離子固體電解質(zhì)材料069
2.5.1鹵化物固體電解質(zhì)069
2.5.2硼氫化鈉型固體電解質(zhì)072
2.5.3P2型Na2M2TeO6076
2.5.4聚合物固體電解質(zhì)076
2.5.5凝膠聚合物電解質(zhì)080
2.5.6無機-有機復合電解質(zhì)084
2.6小結(jié)085
參考文獻087
第3章鈉硫電池101
3.1引言102
3.2鈉硫電池的工作原理102
3.3鈉硫電池的結(jié)構(gòu)與組成105
3.3.1金屬鈉負極106
3.3.2硫正極116
3.4鈉硫電池的性能影響因素127
3.4.1電池內(nèi)阻與充放電特性127
3.4.2電池循環(huán)穩(wěn)定性及其影響因素128
3.5鈉硫電池低溫化的研究進展130
3.5.1中溫鈉硫電池131
3.5.2常溫鈉硫電池134
參考文獻140
第4章ZEBRA電池145
4.1引言146
4.2ZEBRA電池的工作原理146
4.3ZEBRA電池的結(jié)構(gòu)與組成148
4.3.1金屬氯化物活性材料150
4.3.2正極電解液152
4.3.3正極界面電化學157
4.3.4正極添加劑161
4.3.5正極的結(jié)構(gòu)設(shè)計167
4.4ZEBRA電池的性能影響因素170
4.4.1充放電制度170
4.4.2電解質(zhì)管中毒173
4.4.3正極活性物質(zhì)晶粒的尺寸174
4.5ZEBRA電池的電池模型與模擬技術(shù)176
4.5.1電化學模型176
4.5.2數(shù)學模型178
4.5.3電學模型179
4.6ZEBRA電池低溫化的研究進展185
參考文獻188
第5章鈉離子電池193
5.1引言194
5.2鈉離子電池的結(jié)構(gòu)組成及其工作原理195
5.3鈉離子電池的電極活性材料196
5.3.1正極材料196
5.3.2負極材料203
5.4鈉離子電池的液體電解質(zhì)材料207
5.4.1酯類電解液體系207
5.4.2醚類電解液體系211
5.4.3離子液體電解液213
5.4.4濃電解液215
5.4.5水基電解液218
5.5有機體系鈉離子全電池的研究進展220
5.6水系鈉離子全電池的研究進展224
5.6.1拓寬電化學窗口的研究進展224
5.6.2構(gòu)建穩(wěn)定的電極材料/水系電解液界面226
參考文獻230
第6章儲能鈉電池的制造技術(shù)237
6.1引言238
6.2鈉硫電池的制造技術(shù)238
6.2.1鈉硫電池單體的設(shè)計與電極制造238
6.2.2鈉硫電池模組的設(shè)計與制造243
6.3ZEBRA電池的制造技術(shù)246
6.3.1ZEBRA電池單體的設(shè)計與電極制造246
6.3.2ZEBRA電池模組的設(shè)計與制造250
6.4高溫鈉電池的封接技術(shù)251
6.4.1陶瓷-陶瓷封接252
6.4.2陶瓷-金屬封接262
6.4.3金屬-金屬焊接267
6.4.4小結(jié)268
6.5鈉離子電池的制造技術(shù)269
6.5.1層狀氧化物正極材料的制造270
6.5.2普魯士藍類正極材料的制造272
6.5.3硬碳負極材料的制造273
6.5.4極片和電芯制造276
參考文獻278
第7章儲能鈉電池的性能評價指標283
7.1引言284
7.2儲能鈉電池電芯的性能評價指標285
7.2.1理論容量與實際容量285
7.2.2理論能量與實際能量密度285
7.2.3倍率性能與輸出功率286
7.2.4循環(huán)性能(壽命)287
7.2.5內(nèi)阻290
7.2.6高低溫電性能291
7.2.7電池電芯失效機理296
7.3儲能鈉電池模組的性能評價指標297
7.3.1電性能指標297
7.3.2自放電率297
7.3.3凍融循環(huán)性能298
7.3.4啟動時間299
7.3.5實用化模組的性能參數(shù)300
7.4儲能鈉電池的安全性能評價標準301
7.5小結(jié)307
參考文獻308
第8章儲能鈉電池的成本分析與可持續(xù)發(fā)展311
8.1引言312
8.2原材料資源可用性313
8.3生產(chǎn)制造成本分析314
8.3.1ZEBRA電池的生產(chǎn)制造成本314
8.3.2鈉硫電池的生產(chǎn)制造成本316
8.3.3鈉離子電池的生產(chǎn)制造成本316
8.4生命周期成本319
8.5生命周期評估322
8.6回收可再生循環(huán)性326
8.6.1高溫儲能鈉電池的回收再利用326
8.6.2鈉離子電池的回收再利用328
8.7小結(jié)332
參考文獻333
第9章儲能鈉電池的應用現(xiàn)狀335
9.1引言336
9.2儲能鈉電池的應用現(xiàn)狀337
9.2.1電力系統(tǒng)和可再生能源領(lǐng)域337
9.2.2電信通信領(lǐng)域349
9.2.3交通運輸領(lǐng)域350
9.2.4分布式儲能領(lǐng)域353
9.2.5其他特殊領(lǐng)域354
參考文獻355
附錄357
附表一鈉電池相關(guān)電極的標準氧化-還原電位φθ（25℃）357
附表二鈉電池相關(guān)活性物質(zhì)的電化學當量357
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